説明

磁気記録媒体の製造装置

【課題】 基板ホルダー周りに被エッチング膜の付着することによるエッチングレートの低下を防止する。
【解決手段】 基板ホルダーに搭載された基板に対し各処理を行って磁気記録媒体を製造する装置において、基板を搭載しない状態の前記基板ホルダーに第1の膜を成膜するホルダー成膜室と、前記第1の膜が成膜された前記基板ホルダーに基板を搭載する基板搭載室と、磁性膜層を含む多層膜上に所定パターンのレジスト層が形成された基板に対し、ドライエッチング処理を行い、前記磁性膜層を前記所定パターンに基づく形状に加工する加工室と、を有し、前記第1の膜は、前記ドライエッチング処理により除去される前記多層膜中の膜よりもエッチングされにくい膜であり、前記加工室、ホルダー成膜室及び基板搭載室は、大気より減圧条件下で基板ホルダーを搬送可能に接続されている。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、エッチング時の加工ばらつきやエッチング速度の低減を抑制可能な磁気記録媒体の製造装置に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、垂直磁気記録媒体として、隣接するセルの磁気の干渉を避けるために、磁性膜に凹凸パターンや溝を形成し、凹部や溝を非磁性材料で充填したBPM(Bit Patterned Media)、DTM(Discrete Track Media)等が用いられている。このような磁気記録媒体の製造方法は、特許文献1に示されている。
磁性膜を凹凸に加工するためには磁性膜上にマスクや凹凸パターンに加工されたレジストが形成されておりエッチングによってパターンを磁性膜に転写する必要がある。また、このレジストやマスクは前後の層と選択比を高めてパターン形状を維持するような工夫がされている。パターン形状を維持することで磁性膜が所定の深さや幅で凹凸が加工され、磁気記録密度の改善を得られることとなる。
凹凸の加工には溝の底の膜を所定膜厚分をエッチングする必要がある。しかし、放電条件以外に基板周り(例えば、基板ホルダー)の膜付状態にてエッチング量が変化してしまうという問題が確認されている。
同様の問題に対し、例えば、特許文献2では、基板を搭載していない状態で、基板ホルダーに対しスパッタエッチング等を行うことで、基板ホルダーに付着した膜を除去する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開2005−50468号公報
【特許文献2】特開2001−156158号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、特許文献2に示すようなスパッタエッチングでは種々の膜が付着していても除去できると言う特徴があるが、エッチングされた膜が基板ホルダーに再付着し、完全には除去しきれないと言う問題がある。
本発明は、上述の問題点に鑑みてなされたものであり、基板周りの膜の付着に基づくエッチング状態のばらつき、エッチング速度の低下を抑制することをその目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本発明の一実施形態は、基板ホルダーに搭載された基板に対し各処理を行って磁気記録媒体を製造する装置において、基板を搭載しない状態の前記基板ホルダーに第1の膜を成膜するホルダー成膜室と、前記第1の膜が成膜された前記基板ホルダーに基板を搭載する基板搭載室と、磁性膜層を含む多層膜上に所定パターンのレジスト層が形成された基板に対し、ドライエッチング処理を行い、前記磁性膜層を前記所定パターンに基づく形状に加工する加工室と、を有し、前記第1の膜は、前記ドライエッチング処理により除去される前記多層膜中の膜よりもエッチングされにくい膜であり、前記加工室、ホルダー成膜室及び基板搭載室は、減圧条件下で基板ホルダーを搬送可能に接続されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【0006】
本発明によれば、磁気記録媒体製造中のエッチングレートの低下を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【0007】
【図1】本発明を適用可能な磁気記録媒体の製造フローを示す図である。
【図2】磁気記録媒体の製造装置の構成例を示す平面概略図である。
【図3】RIEチャンバの構成例を示す横断面概略図である。
【図4】ホルダー成膜チャンバの構成例を示す横断面概略図である。
【図5】磁気記録媒体の製造装置の構成例を示す平面概略図である。
【図6】ホルダーエッチングチャンバの構成例を示す横断面概略図である。
【図7】カーボン膜付ホルダーとクロム膜付ホルダーのエッチングレートを比較するグラフである。
【図8】クロム膜付ホルダーとTa膜付ホルダーのエッチングレートを比較するグラフである。
【発明を実施するための形態】
【0008】
[層構成及び製造プロセス]
図1は、本発明を適用可能な磁気記録媒体の製造フロー及び各工程における被処理体の積層構成の一例を示す図である。なお、膜構成は断面であるが、図を分かりやすくするためにハッチングは省略する。
積層体200は、図1(1)に示すように、DTMに加工途中のものであり、基板201と、軟磁性層202と、下地層203と、記録磁性層204と、マスク層205と、ハードマスク層206と、レジスト層207とを備えており、図2に示す製造装置に導入される。基板201としては、例えば直径2.5インチ(65mm)のガラス基板やアルミニウム基板を用いることができる。軟磁性層202は、記録磁性層204のヨークとしての役割を果たす層であり、Fe合金やCo合金などの軟磁性材料から構成される。下地層203は、記録磁性層204の容易軸を垂直配向(積層体200の積層方向)させるための層であり、RuとTaなどの金属膜の積層体等から構成される。この記録磁性層204は、基板201に対して垂直方向に磁化される層であり、Co合金や酸化物などから構成されるグラニュラー膜などである。
【0009】
また、マスク層205は、記録磁性層204に溝を形成するためのものであり、ダイヤモンドライクカーボン(DLC)などを用いることができる。このマスクは単層だけではなくTaなどの金属膜層をハードマスク層206とし、カーボン層のような金属に対して選択比の高い材質のマスク層206と積層になることがある。
レジスト層207は、記録磁性層204に溝パターンを転写させる為の層である。本実施形態では、ナノインプリント法により溝パターンがレジスト層207に転写されている。ナノインプリント法とはリソグラフィ等で作成された型を平坦なレジスト層207にプレスして所定のパターンを持った溝を形成する方法である。なお、ナノインプリント法によらず、露光、現像により溝パターンを転写してもよい。
【0010】
この積層体200に対し、ステップS101でレジストの底だしを行い、レジスト層207の溝の底部を除去し、ハードマスク層206を露出した状態とする(図1(2))。このプロセスは、例えば、酸素ガスやオゾンガスなどの酸素元素を含むガスを用いた反応性イオンエッチング(RIE)により行う。
次に、ステップS102で、レジスト層207をマスクとしてハードマスク層206のエッチングを行い、ハードマスク層206をパターン状に加工する(図1(3))。このプロセスは、例えば、四フッ化炭素などのハロゲン系のエッチングガスを用いた反応性イオンエッチングにより行う。
【0011】
次に、ステップS103で、ハードマスク層206をマスクとしてマスク層205のエッチングを行い、マスク層205をパターン状に加工する(図1(4))。このプロセスは、例えば、酸素ガスを用いた反応性イオンエッチングにより行う。
次に、ステップS104で、ステップS103後もマスク層205上に残留するハードマスク層206を除去する(図1(5))。このプロセスは、例えば、ハロゲン系のエッチングガスを用いた反応性イオンエッチングにより行う。
次に、ステップS105で、マスク層205をマスクとして記録磁性層204のエッチングを行い、記録磁性層204を各トラックが径方向で離間したパターンに形成する(図1(6))。例えば、このときのピッチ(溝幅+トラック幅)は70〜100nm、溝幅は20〜50nm、記録磁性層204の厚さは4〜20nmである。このプロセスは、例えば、Arガスなどの不活性ガスをイオン源としたイオンビームエッチングにより行う。
【0012】
次に、ステップS106で、ステップS105後も残ったマスク層205を除去する(図1(7))。このプロセスは、例えば、ステップS103のマスク層205のエッチング処理と同様のプロセスを適用できる。
次に、ステップS107で、パターン状に形成された記録磁性層204上に埋め込み層208を成膜し、積層体200表面に形成された溝を充填する(図1(8))。埋め込み層208は、非磁性材料(例えば、Cr,Tiやこれらの合金)からなり、例えばバイアス電圧を印加したスパッタにより形成する。
【0013】
次に、ステップS108で埋め込み層208の平坦化処理を行い、記録磁性層204を露出させる(図1(9))。このプロセスは、Arガスなどの不活性ガスをイオン源としたイオンビームエッチングにより行う。
次に、ステップS109で埋め込み層及び記録磁性層204上に、保護膜層209を成膜する(図1(10))。保護膜層209は、例えば、DLCを用いることができ、プラズマCVD法等により作製できる。
【0014】
[製造装置の構成]
図2は、上述の製造フローを実行可能な製造装置の一例を示す概略構成図である。
図2の製造装置は、複数の真空排気可能なチャンバ111〜120・・・が無端の方形状に接続配置されたインライン式の製造装置である。そして、各チャンバ111〜120・・・内には、隣接する真空室に基板を搬送するための搬送路が形成され、基板は製造装置内を周回するうちに順次各真空室内での処理が行われる。また、基板は方向転換チャンバ151〜154において搬送方向が転換され、チャンバ間を直線状に搬送されてきた基板の搬送方向を90度転換し、次のチャンバに引き渡す。また、基板はロードロックチャンバ145により製造装置内に導入され、処理が終了すると、アンロードロックチャンバ146により製造装置から搬出される。基板を保持する基板ホルダーは131のチャンバを抜けて再度ロードロックチャンバに移動し新たな基板がホルダーに載せられる。なお、120のチャンバのように、同じ処理を実行可能なチャンバを複数個連続して配置し、同じ処理を複数回に分けて実施させてもよい。これにより、時間がかかる処理もタクトタイムを伸ばすことなく実施できる。
【0015】
具体的には、例えば、符号111はレジスト層207の底だし用のRIEチャンバ、112はハードマスク層206エッチング用のRIEチャンバ、113はマスク層205エッチング用のRIEチャンバ、114はハードマスク層206除去用のRIEチャンバ、115は記録磁性層204エッチング用のIBEチャンバ、116はマスク層205除去用のRIEチャンバ、117は埋め込み層208成膜用のスパッタチャンバ、118は平坦化処理用のIBEチャンバ、119は保護膜層209を形成するのに必要な温度まで基板を加熱する加熱チャンバ、120は保護膜層作成用のプラズマCVDチャンバとして構成することができる。
【0016】
さらに、本実施形態では、アンロードロックチャンバ146とロードロックチャンバ145の間に、ホルダー成膜チャンバ131を設け、基板を搭載していない状態の基板ホルダーに対して成膜処理を行う。
図3は、RIEチャンバの構成例である。
RIEチャンバ39は、内部で気体放電によりプラズマが生成される放電管31を備え、放電管31にガス(反応性ガス、放電用ガス)を供給するガス供給系と、放電管31内のガスに高周波電力を印加する高周波印加機構とに接続されている。高周波電力印加機構は、アンテナ32と、アンテナ32に高周波電流を供給して放電管31内に高周波磁界を誘起する高周波電源36と、高周波電源36とアンテナ32との間の回路上に設けられた整合器37を備えている。
【0017】
図3に示すように、放電管31は、基板Wとアンテナ32の間に配置された、円筒形筐体であり、基板側で開口している。放電管31の基板W側の開口部には、基板W以外の領域へのプラズマの流入を制限するための環状のシールド31aが設けられている。具体的には、シールド31aは、放電管31本体の開口よりも内側の基板Wに対向する位置で開口している。その内径Dは、放電管31の内径よりも小さく、かつ、後述するようにホルダー成膜チャンバ131のシールド内径D′よりも小さい。
【0018】
放電管31の基板Wとは反対側の端には、誘電体からなる放電窓33が設けられている。アンテナ32は、放電管31の軸又はこれとオフセットした軸を中心に巻かれたコイルである。高周波電源36としては、数100kHzから数10MHzの範囲の任意の周波数の電力を供給するものが用いられる。ガス供給系は、図示していないが、供給するガスを溜めたボンベ、ボンベと放電管31とをつなぐ配管、配管に設けたバルブ、流量調整器、フィルタ等から構成されている。なお、符号34は、プラズマの形成状態を制御するために、放電管31の管壁内部に設けられたマグネット34である。
【0019】
図3に示すように基板ホルダーCによって基板表面を立てた状態(縦状態)に保持された基板Wの両面に対して、対向して一対の放電管31が設けられている。同様に、アンテナ32、放電窓33、マグネット34も基板の両面に対して、対向して設けられている。こうすることで、基板Wの両面に同時にエッチング処理することができる。
基板ホルダーCは、搬送手段Tmによってチャンバ間、チャンバ内を搬送される。また、排気手段(ターボ分子ポンプ)38が取り付けられており、所定の圧力(真空状態)に減圧することができる。基板ホルダーCにパルスバイアスを印加するためのバイアス印加機構35が接続されており、高精度なエッチングを行うことが可能である。なお、図中、mvはメインバルブであり、チャンバ内を気密に閉じ、またはチャンバ内を排気手段38に向かって開放する。
【0020】
図4は、ホルダー成膜チャンバ131の構成例である。
ホルダー成膜チャンバ131は、ターゲット41を取り付け可能なカソードユニット42と、排気手段(ターボ分子ポンプ)46と、メインバルブmvと、を備えて構成されている。カソードユニット42は、電極と、電極内部の空間に配された磁石機構42aと、を備える。電極は、電源(直流、交流又はこれらの重畳も可)に接続され、ターゲット41に電力を供給する。磁石機構42aは、ターゲット41表面に所定の回転磁界を形成し、マグネトロンスパッタリングを可能にする。カソードユニット42は、チャンバ内に搬送される基板ホルダーの両側に配されて、基板ホルダー両面への成膜が可能に構成されている。
【0021】
また、ターゲット41と基板Wの間には基板Wの側方から基板W側に向かって延びる第1シールド44が設けられ、スパッタリング粒子の基板W外側領域への入射を抑制する。また、ターゲット41の背面側にもチャンバの内壁へのターゲット粒子の付着を防ぐ第2シールド47が設けられている。本実施形態では、第1シールド44の内径D′は、上述のように、RIEチャンバのシールド31aの内径Dよりも大きい。これにより、RIEチャンバでエッチングが行われる領域、エッチングにより除去された物質の再付着領域よりも、大きな範囲へ基板ホルダーCへの成膜を行うことができる。
【0022】
ホルダー成膜チャンバ131では、エッチング対象物よりもエッチングされにくい材料、エッチングガスに対する反応性の低い材料を成膜する。このような材料としては、例えば、クロムやクロムを含有する合金が挙げられる。クロムを用いた場合、後述するように、ハロゲン系のエッチングガス及び酸素元素を含むエッチングガスのいずれに対しても反応性が低く、被エッチング物質が基板ホルダーに付着したままの場合と比較してエッチングレートの低下を抑える効果があるので、本実施形態のフローに示すような一連の工程を行う製造装置において好適に用いることができる。また、後述するように、酸素プラズマにより不動態化を行う場合は、アルミニウムやアルミニウムを含有する合金を用いることもできる。
特許文献2ではアンロードロックチャンバ146とロードロックチャンバ145の間で、ホルダーに付着したDLCをエッチングしている。しかし、エッチング量が十分でないとチャンバ111などでの反応性イオンエッチングでのエッチング速度が低下し新たな基板のレジスト層の溝を所定膜厚分除去できないことが発生した。また、Taなどのハードマスクを用いた場合、特許文献2に示す方法では、基板ホルダーも金属材料で形成されるため、金属材料までは十分にエッチング除去できない。このため、エッチングされたハードマスクの材料が基板ホルダーに付着したままだと、やはりハードマスクのエッチングレードが低下し、パターンの転写が出来なくなってしまう。
本実施形態によれば、ホルダー成膜により、これらの被エッチング物質をエッチングされにくい物質で覆うので、上述のような問題点を解決できる。
【0023】
[変形例]
図5に本発明の変形例を示す。図5の製造装置は、図2の製造装置とほぼ同様であるが、ロードロックチャンバ145とアンロードロックチャンバ146の間に、ホルダー成膜チャンバ131のほかに、これよりも基板ホルダーの搬送方向下流側にホルダーエッチングチャンバ132を設けた点のみが相違している。以下この点を中心に説明する。
ホルダーエッチングチャンバ132の構成例を図6に示す。ホルダーエッチングチャンバ132は、ガスを導入するガス導入系と、導入されたガスに高周波放電を生じさせる高周波電源55と、可動電極53を有するバイアス導入部と、排気手段(ターボ分子ポンプ)56と、を備える。可能電極53は、図示しない駆動機構により電極棒が可動になっており、基板ホルダーCがチャンバ内に搬送されたときに基板ホルダーCに接触し、電圧を印加する。なお、基板ホルダーC周囲の放電空間は、シールド52により覆われ、除去膜がチャンバ壁に付着するのを防止する。
【0024】
ホルダーエッチングチャンバ132では、基板ホルダーにクロム膜を成膜後、クロム膜により覆い切れずに表面に露出してしまっている膜をエッチングにより除去する。この際、不活性ガスのみを導入し、スパッタエッチングのみを行ってもよいが、酸素ガスなどの酸素元素を含むガスを導入し、マスク層205やレジスト207、保護膜層209の材料であるカーボンと反応させ、除去してもよい。酸素ガスなどの酸素元素を含むガスを導入することで、クロム膜を酸化処理により不動態化させて、より安定な状態とすることができる。
【0025】
なお、ホルダー成膜チャンバ131とホルダーエッチングチャンバ132の接続順を逆に、つまりホルダー成膜チャンバ131の方をホルダーエッチングチャンバ132よりも搬送方向下流側に設けてもよい。保護膜層209として一般的に用いられるダイヤモンドライクカーボン(DLC)は応力の大きい膜であるため、上記エッチングされ難い金属膜をDLC上に成膜すると密着性が悪く応力の違いにより膜剥がれが発生するおそれもある。エッチングしてからホルダー成膜を行うと、このような膜剥がれを防止できる。
なお、本発明の適用は上述の実施形態に限られない。例えば、本実施形態においては、ハードマスク層206を用いているが、これを用いずにレジスト層207やマスク層205のみで磁性層204のエッチングを行うようにしてもよい。また、ホルダー成膜の頻度も必ずしも毎回行う必要はなく、数回に1回であってもよい。また、アンロードロックチャンバ146及びロードロックチャンバ145の間にホルダー成膜チャンバ131を設ける場合に限られず、無端状ラインに分岐して接続されたホルダー成膜チャンバ内でホルダー成膜を行うようにしてもよい。
【実施例1】
【0026】
次に、本発明の効果を確認する試験を行った。
レジスト層207やマスク層205をエッチングする際に、基板ホルダーCに付着した被エッチング物質がエッチングレートに与える影響を評価するために、以下の試験を行った。
試験条件は、図3に示したRIEチャンバを用い、RF Powerを200W、パルスDC−Biasを−50V、Arガス60sccm、Oガス10sccm、チャンバー圧力を0.24Paとし、基板に成膜したスパッタカーボン膜をエッチングした。また、本発明の実施例として、母材(アルミ)にクロム膜が成膜された基板ホルダーCを用い、比較例として、被エッチング物質としてのカーボン膜が成膜された基板ホルダーを用い、各基板ホルダーCに保持された基板上のカーボン膜のエッチング量を確認した。
この結果、図7に示すように、カーボン膜付基板ホルダーCでは3.8nm/s、Cr膜付基板ホルダーCでは5.2nm/sとなった。カーボン膜が成膜された基板ホルダーCではCr膜付基板ホルダーCに比べエッチング速度の低下がみられ、必要なエッチング量に満たないことが発生してしまうことが確認された。またエッチング速度の低下により生産性が低下してしまう。
【0027】
同様に、ハードマスク層206をエッチングにより除去する際に、基板ホルダーCに付着した物質がエッチングレートに与える影響を評価するために、以下の試験を行った。ハードマスク層206として用いられる被エッチング物質としてのTa膜が成膜されたホルダーと、エッチングガスに対する反応性が低いクロム膜が成膜されたホルダーにて、基板上のTa膜をCFガスでエッチングした。この結果、図8に示すように、エッチングレートは、Ta膜付ホルダーで1.25nm/s、クロム膜付ホルダーで1.58nm/sとなった。
以上から、クロムを成膜することで、カーボン系の膜のエッチングの際も、金属膜のエッチングの際もエッチングレートの低下を抑制できることが確認された。他にホルダーに付着する膜として、上記保護膜層209もしくは埋め込み層208が想定される。埋め込み層208が金属等である場合は、やはりCFやアルコールなどのエッチングガスと反応しやすく、また保護膜層209は酸素ガスと反応しやすいことから、クロムを成膜することにより、埋め込み層208や保護膜層209との反応を防止できる。
【符号の説明】
【0028】
31 放電管
32 アンテナ
31a シールド
C 基板ホルダー
44 第1シールド
47 第2シールド

【特許請求の範囲】
【請求項1】
基板ホルダーに搭載された基板に対し各処理を行って磁気記録媒体を製造する装置において、
基板を搭載しない状態の前記基板ホルダーに第1の膜を成膜するホルダー成膜室と、
前記第1の膜が成膜された前記基板ホルダーに基板を搭載する基板搭載室と、
磁性膜層を含む多層膜上に所定パターンのレジスト層が形成された基板に対し、ドライエッチング処理を行い、前記磁性膜層を前記所定パターンに基づく形状に加工する加工室と、を有し、
前記第1の膜は、前記ドライエッチング処理により除去される前記多層膜中の膜よりもエッチングされにくい膜であり、
前記加工室、ホルダー成膜室及び基板搭載室は、大気より減圧条件下で基板ホルダーを搬送可能に接続されていることを特徴とする磁気記録媒体の製造装置。
【請求項2】
前記エッチングされにくい膜は、不動態化される膜であることを特徴とする請求項1に記載の磁気記録媒体の製造装置。
【請求項3】
前記第1の膜は、Cr又はAlを含む膜であることを特徴とする請求項1又は2に記載の磁気記録媒体の製造装置。
【請求項4】
前記加工室は、反応性ガスをエッチングガスとして用いたドライエッチング処理を行うことを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の磁気記録媒体の製造装置。
【請求項5】
前記加工室は、酸素元素を含むガスを用いたドライエッチング処理を実行する第1エッチング室、及び、ハロゲン系のエッチングガスを用いたドライエッチング処理を実行する第2エッチング室が夫々独立に形成されていることを特徴とする請求項4に記載の磁気記録媒体の製造装置。
【請求項6】
前記加工室は、プラズマ源と基板ホルダーの間に位置し、基板に通じる開口と基板外の領域へのプラズマの入射を規制する遮蔽部とを有するプラズマシールドを有し、
前記ホルダー成膜室は、スパッタリングにより前記第1の膜を成膜するスパッタ室であって、ターゲット電極と基板との間に位置し、基板に通じる開口と基板外の領域へのスパッタリング粒子の入射を規制する遮蔽部とを有するスパッタシールドを有し、
前記スパッタシールドの開口径は、前記プラズマシールドの開口径よりも大きいことを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の磁気記録媒体の製造装置。
【請求項7】
前記ホルダー成膜室で第1の膜が成膜された前記基板を搭載しない状態の基板ホルダーに対し、酸素元素を含むガスを用いてエッチング処理を行うホルダーエッチング室を有することを特徴とする請求項2に記載の磁気記録媒体の製造装置。


【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【図8】
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【公開番号】特開2012−99181(P2012−99181A)
【公開日】平成24年5月24日(2012.5.24)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2010−246386(P2010−246386)
【出願日】平成22年11月2日(2010.11.2)
【出願人】(000227294)キヤノンアネルバ株式会社 (564)
【Fターム(参考)】